大学物理磁场3稳恒电流的磁场

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1、第15章稳恒电流的磁场第4篇电磁学(磁场3)§15.4磁力磁场对运动电荷的作用力大小：特点：不改变大小，只改变方向。不对做功。方向：垂直于与构成的平面1、洛伦兹力电荷在既有电场又有磁场的区域中运动时，它受总的作用力为2、带电粒子在均匀磁场中的运动（1）运动方向与磁场方向平行+=0F=0粒子作匀速直线运动（2）运动方向与磁场方向垂直FBR+v作匀速圆周运动轨道半径运行周期FBR+v（3）运动方向沿任意方向B匀速圆周运

2、动与匀速直线运动的合成h+v轨迹为螺旋线螺距应用：（1）质谱仪R+-PNBN：粒子源P：速度选择器质谱分析：谱线位置：同位素质量谱线黑度：相对含量（2）磁聚焦h近似相等,即粒子经过距离h后,又重新聚在一起。这种均匀磁场通常靠长直螺线管来实现，螺线管的作用类似光学中的透镜，故称磁透镜（广泛用于电子显微镜和电真空器件中）。设从均匀磁场的A点发射一束夹角很小的带电粒子流，若粒子的速度很接近,则（3）磁约束这种磁场称为磁镜带负电的粒子

3、在非均匀磁场中受的磁力沿轴线的分量阻碍粒子前进II真空室中两端强中间弱的磁场分布两个磁镜粒子被约束在两磁镜间振荡磁瓶霍尔电势差（4）霍尔效应一块通电流I的导体板,置于磁感应强度为的均匀磁场中,导体板与电流垂直的上、下表面上出现电势差。这种现象叫霍尔效应。霍尔系数---------------BxyzII+++++++++++++-------------------------------dbU1U2U-vn是导体中单位体积的载流子数，称为载流子密度。霍尔效应可用洛仑兹力解释时，---------------BxyzII+++++++++++++

4、-------------------------------dbU1U2U-vFeFm达稳定式中:（1）判别半导体的类型霍尔效应的应用两类半导体判别方法：P型载流子（空穴）带正电n型载流子（电子）带负电在导体中通电流，并加磁场，测若电流方向如图所示，测得，则该半导体是p型；若电流方向如图所示，测得，则该半导体是n型。（2）测磁场+3、安培力安培定律安培定律（1）安培定律电流元在磁场中受的磁力定义为方向：大小：垂直与构成的平面，指向由右手螺旋确定。载流导线在磁场中受到的磁力称为安培力任意有限长载流导线受的磁力实际中，建立坐标，把分解为和若均匀，导

5、线为直线，则I的方向垂直电流与构成的平面向里.安培力公式写成行列式:例1：求均匀磁场中一段弯曲载流导线所受的磁力其所受安培力在导线上取电流元此例说明:均匀磁场中，弯曲载流导线所受磁场力与从起点到终点间载有同样电流的直导线所受的磁场力相同。方向垂直电流与构成的平面向里整条载流导线受的磁力闭合电流在均匀磁场中受磁场作用的合力为零。方向向右受力练习：分析下列电流在磁场中的受力情况例2、如图,求受磁场的作用力方向如图由对称性解:建坐标系如图,在处取电流元方向如图力的方向沿x正方向rxI1I2例3、无限长直载流导线通有电流I1，在同一平面内有长为L的载流

6、直导线，通有电流I2。求长为L的导线所受的磁场力。dxxl解:dldF在I2上任取电流元,它受I1磁场作用力的大小为由图有解2:rxI1I2x4、载流线圈在均匀磁场中受到的磁力矩da边和bc边受的磁力ab边和cd边受的磁力和方向也相反，但作用线不在同一直线上，不能抵消。和方向相反，作用线在同一直线上，是一对平衡力。均匀磁场中有边长分别为和的矩形线圈通电流I.因为载流平面线圈的磁矩为和形成一力偶,力偶矩为S为线圈面积，若线圈有N匝，则上式对任意载流平面线圈适用故磁力矩可写成矢量式磁力矩对线圈的作用,将使线圈在均匀磁场中转动.直流电动机就是根据此原理

7、制成的。例4.如图所示，求载流线圈所受磁力矩的大小和方向。解:BI磁场第3次作业P99~107页6,7，19,21，31